As soldaduras lonxitudinais en barras de aceiro inoxidable son desbarbadas electroquimicamente para garantir unha pasivación axeitada. Imaxe cortesía de Walter Surface Technologies
Imaxina que un fabricante asina un contrato para fabricar un produto clave de aceiro inoxidable. As seccións de chapa e tubos córtanse, dóbranse e soldanse antes de enviarse á estación de acabado. A peza consiste en placas soldadas verticalmente ao tubo. As soldaduras teñen bo aspecto, pero non é o prezo ideal que busca un comprador. Como resultado, a rectificadora dedica tempo a eliminar máis metal de soldadura do habitual. Entón, por desgraza, apareceu un azul distintivo na superficie, un sinal claro de demasiada entrada de calor. Neste caso, isto significa que a peza non cumprirá os requisitos do cliente.
A miúdo feito a man, o lixado e o acabado requiren destreza e artesanía. Os erros no acabado poden ser moi custosos tendo en conta todo o valor que se lle deu á peza. Engadir materiais sensibles á calor caros, como o aceiro inoxidable, os retraballos e os custos de instalación de chatarra poden ser maiores. Xunto con complicacións como a contaminación e as fallas de pasivación, unha operación de aceiro inoxidable que antes era rendible pode deixar de ser rendible ou incluso prexudicar a reputación.
Como evitan os fabricantes todo isto? Poden comezar ampliando os seus coñecementos sobre rectificado e acabado, comprendendo os papeis que desempeñan e como afectan ás pezas de aceiro inoxidable.
Non son sinónimos. De feito, cada persoa ten obxectivos fundamentalmente diferentes. A rectificación elimina materiais como rebabas e exceso de metal de soldadura, mentres que o acabado proporciona un acabado fino á superficie metálica. A confusión é comprensible, dado que aqueles que rectifican con grandes moles eliminan moito metal moi rapidamente e poden quedar rabuñaduras moi profundas no proceso. Pero ao rectificar, as rabuñaduras son só unha consecuencia, o obxectivo é eliminar rapidamente o material, especialmente cando se traballa con metais sensibles á calor como o aceiro inoxidable.
O acabado realízase por etapas, xa que o operador comeza cunha granulación máis grosa e progresa a moas máis finas, abrasivos non tecidos e posiblemente tea de feltro e pasta de pulir para conseguir un acabado de espello. O obxectivo é conseguir un determinado acabado final (patrón de rabuñadura). Cada paso (granulación máis fina) elimina as rabuñaduras máis profundas do paso anterior e substitúeas por rabuñaduras máis pequenas.
Dado que o rectificado e o acabado teñen propósitos diferentes, a miúdo non se complementan e poden xogar en contra do outro se se usa a estratexia de consumibles incorrecta. Para eliminar o exceso de metal de soldadura, o operador fai rabuñaduras moi profundas cunha rebarbadora e despois pasa a peza ao rectificador, que agora ten que dedicar moito tempo a eliminar estas rabuñaduras profundas. Esta secuencia desde o rectificado ata o acabado pode seguir sendo a forma máis eficiente de cumprir os requisitos de acabado do cliente. Pero, de novo, estes non son procesos adicionais.
As superficies das pezas deseñadas para a súa traballabilidade xeralmente non requiren esmerilado nin acabado. As pezas que se lixan só o fan porque o lixado é a forma máis rápida de eliminar soldaduras ou outros materiais, e os arañazos profundos que deixa a rebarbadora son exactamente o que o cliente quería. As pezas que só requiren acabado fabrícanse de tal xeito que non se require unha eliminación excesiva de material. Un exemplo típico é unha peza de aceiro inoxidable cunha fermosa soldadura protexida por un eléctrodo de tungsteno que simplemente precisa ser mesturado e adaptado ao patrón de acabado do substrato.
As máquinas de rectificar con discos de baixa eliminación de material poden supoñer serios problemas ao traballar con aceiro inoxidable. Do mesmo xeito, o sobrequecemento pode causar azulado e cambios nas propiedades do material. O obxectivo é manter o aceiro inoxidable o máis frío posible durante todo o proceso.
Para este fin, axuda seleccionar a rebarbadora coa taxa de eliminación máis rápida para a aplicación e o orzamento. As rebarbadoras de circonio rebarban máis rápido que as de alúmina, pero as rebarbadoras cerámicas funcionan mellor na maioría dos casos.
As partículas cerámicas, extremadamente fortes e afiadas, desgástanse dun xeito único. A medida que se desintegran gradualmente, non se volven planas, senón que conservan un bordo afiado. Isto significa que poden eliminar material moi rapidamente, a miúdo varias veces máis rápido que outras rebarbas. En xeral, isto fai que as rebarbas cerámicas paguen a pena. Son ideais para o mecanizado de aceiro inoxidable, xa que eliminan rapidamente as virutas grandes e xeran menos calor e deformación.
Independentemente da rebarbadora que escolla un fabricante, débese ter en conta a posible contaminación. A maioría dos fabricantes saben que non poden usar a mesma rebarbadora para aceiro ao carbono e aceiro inoxidable. Moita xente separa fisicamente as operacións de rebarbado de aceiro ao carbono e aceiro inoxidable. Mesmo pequenas faíscas de aceiro ao carbono que caen sobre pezas de aceiro inoxidable poden causar problemas de contaminación. Moitas industrias, como a farmacéutica e a nuclear, requiren que os consumibles sexan clasificados como non contaminantes. Isto significa que as rebarbadoras de aceiro inoxidable deben estar practicamente libres (menos do 0,1 %) de ferro, xofre e cloro.
As rebarbas non se rebarban soas, necesitan unha ferramenta eléctrica. Calquera pode anunciar os beneficios das rebarbas ou das ferramentas eléctricas, pero a realidade é que as ferramentas eléctricas e as súas rebarbas funcionan como un sistema. As rebarbas cerámicas están deseñadas para rebarbas angulares cunha certa potencia e par. Aínda que algunhas rebarbas pneumáticas teñen as especificacións requiridas, na maioría dos casos o rebarbado de rodas cerámicas faise con ferramentas eléctricas.
As amoladoras con potencia e par insuficientes poden causar problemas graves mesmo cos abrasivos máis modernos. A falta de potencia e par pode facer que a ferramenta se ralentice significativamente baixo presión, o que esencialmente impide que as partículas cerámicas da rebarbadora fagan o que están deseñadas para facer: eliminar rapidamente grandes anacos de metal, reducindo así a cantidade de material térmico que entra na rebarbadora.
Isto exacerba o círculo vicioso: as lixadoras ven que non se está a eliminar material, polo que instintivamente presionan con máis forza, o que á súa vez crea un exceso de calor e azulado. Acaban presionando tan forte que as rodas quedan vidradas, o que as obriga a traballar máis e xerar máis calor antes de decatarse de que necesitan cambiar as rodas. Se traballas deste xeito con tubos ou láminas finas, acaban atravesando o material.
Por suposto, se os operadores non están debidamente adestrados, mesmo coas mellores ferramentas, pode producirse este círculo vicioso, especialmente no que respecta á presión que exercen sobre a peza de traballo. A mellor práctica é achegarse o máximo posible á corrente nominal da amoladora. Se o operador usa unha amoladora de 10 amperios, debe premer con tanta forza que a amoladora consuma uns 10 amperios.
O uso dun amperímetro pode axudar a estandarizar as operacións de moenda se un fabricante procesa unha gran cantidade de aceiro inoxidable caro. Por suposto, poucas operacións usan un amperímetro de forma regular, polo que é mellor escoitar atentamente. Se o operador escoita e sente que as RPM caen rapidamente, pode estar a presionar demasiado.
Escoitar toques demasiado leves (é dicir, con moi pouca presión) pode ser difícil, polo que prestar atención ao fluxo das faíscas pode axudar neste caso. O lixado do aceiro inoxidable produce faíscas máis escuras que o aceiro ao carbono, pero deberían ser visibles e sobresaír uniformemente da área de traballo. Se o operador ve de súpeto menos faíscas, pode deberse a que non se aplicou suficiente forza ou a que non se esmaltou o disco.
Os operadores tamén deben manter un ángulo de traballo constante. Se se achegan á peza case en ángulo recto (case paralelo á peza), poden provocar un sobrequecemento significativo; se se achegan nun ángulo demasiado grande (case vertical), corren o risco de golpear o bordo da roda contra o metal. Se usan unha roda tipo 27, deben achegarse á peza nun ángulo de 20 a 30 graos. Se teñen rodas tipo 29, o seu ángulo de traballo debe ser duns 10 graos.
As rodas abrasivas de tipo 28 (cónicas) úsanse normalmente para rectificar superficies planas para eliminar material en traxectorias de rectificado máis anchas. Estas rodas cónicas tamén funcionan mellor en ángulos de rectificado máis baixos (arredor de 5 graos), polo que axudan a reducir a fatiga do operador.
Isto introduce outro factor importante: a elección do tipo correcto de rebarbadora. A rebarbadora tipo 27 ten un punto de contacto na superficie metálica, a rebarbadora tipo 28 ten unha liña de contacto debido á súa forma cónica e a rebarbadora tipo 29 ten unha superficie de contacto.
As rodas tipo 27 máis habituais na actualidade poden funcionar en moitas áreas, pero a súa forma dificulta o traballo con pezas con perfil profundo e curvas, como os conxuntos de tubos de aceiro inoxidable soldados. A forma do perfil da roda tipo 29 facilita o traballo dos operadores que precisan rectificar superficies curvas e planas combinadas. A roda tipo 29 faino aumentando a área de contacto da superficie, o que significa que o operador non ten que dedicar moito tempo a rectificar en cada localización, unha boa estratexia para reducir a acumulación de calor.
En realidade, isto aplícase a calquera rebarbadora. Ao rebarbar, o operador non debe permanecer no mesmo lugar durante moito tempo. Supoñamos que un operador está a retirar metal dun filete de varios pés de longo. Pode accionar a rebarbadora en movementos curtos cara arriba e cara abaixo, pero isto pode provocar que a peza se sobrequente, xa que mantén a rebarbadora nunha área pequena durante un longo período de tempo. Para reducir a entrada de calor, o operador pode executar toda a soldadura nunha dirección por unha punta, despois levantar a ferramenta (permitindo que a peza se arrefríe) e pasar a peza na mesma dirección pola outra punta. Outros métodos funcionan, pero todos teñen unha cousa en común: evitan o sobrequecemento mantendo a rebarbadora en movemento.
Isto tamén se ve favorecido polos métodos de "peiteado" amplamente utilizados. Supoñamos que o operador está a rectificar unha soldadura a tope nunha posición plana. Para reducir a tensión térmica e a escavación excesiva, evitou empurrar a amoladora ao longo da unión. En vez diso, comeza polo final e fai pasar a amoladora ao longo da unión. Isto tamén impide que a roda se afunda demasiado no material.
Por suposto, calquera técnica pode sobrequecer o metal se o operador traballa demasiado lentamente. Traballar demasiado lentamente e o operador sobrequecerá a peza; se se move demasiado rápido, o lixado pode levar moito tempo. Atopar o punto óptimo para a velocidade de alimentación adoita requirir experiencia. Pero se o operador non está familiarizado co traballo, pode rectificar a chatarra para "sentir" a velocidade de alimentación axeitada para a peza.
A estratexia de acabado depende da condición superficial do material ao entrar e saír do departamento de acabado. Determina un punto de partida (condición superficial obtida) e un punto final (acabado requirido) e, a seguir, fai un plan para atopar o mellor camiño entre eses dous puntos.
Moitas veces, o mellor camiño non comeza cun abrasivo moi agresivo. Isto pode parecer contraintuitivo. Despois de todo, por que non comezar con area grosa para obter unha superficie rugosa e despois pasar a area máis fina? Non sería moi ineficiente comezar cun gran máis fino?
Non necesariamente, isto ten que ver coa natureza da comparación. A medida que se consegue unha granulación máis fina en cada paso, o acondicionador substitúe os arañazos máis profundos por outros cada vez máis finos. Se comezan con lixa de gran 40 ou unha bandexa abatible, deixarán arañazos profundos no metal. Sería xenial que estes arañazos achegasen a superficie ao acabado desexado, razón pola cal hai materiais de acabado de gran 40 dispoñibles. Non obstante, se un cliente solicita un acabado nº 4 (lixado direccional), os arañazos profundos deixados pola granulación nº 40 tardan moito en eliminarse. Os artesáns ou ben optan por varios tamaños de granulación ou ben pasan moito tempo usando abrasivos de gran fino para eliminar eses arañazos grandes e substituílos por outros máis pequenos. Todo isto non só é ineficiente, senón que tamén quenta demasiado a peza de traballo.
Por suposto, o uso de abrasivos de gran fino en superficies rugosas pode ser lento e, combinado cunha técnica deficiente, produce demasiada calor. Os discos dous en un ou escalonados poden axudar con isto. Estes discos inclúen tecidos abrasivos combinados con materiais de tratamento de superficies. Permiten eficazmente ao artesán usar abrasivos para eliminar material deixando un acabado máis suave.
O seguinte paso no acabado pode incluír o uso de tecidos non tecidos, o que ilustra outra característica de acabado única: o proceso funciona mellor con ferramentas eléctricas de velocidade variable. Unha rebarbadora angular que funciona a 10.000 rpm pode manexar algúns materiais abrasivos, pero fundirá completamente algúns materiais non tecidos. Por este motivo, os acabadores reducen a velocidade a 3.000-6.000 rpm antes de acabar os non tecidos. Por suposto, a velocidade exacta depende da aplicación e dos consumibles. Por exemplo, os tambores de non tecidos adoitan xirar de 3.000 a 4.000 rpm, mentres que os discos de tratamento superficial adoitan xirar de 4.000 a 6.000 rpm.
Ter as ferramentas axeitadas (amoladoras de velocidade variable, varios materiais de acabado) e determinar o número óptimo de pasos basicamente proporciona un mapa que mostra o mellor camiño entre o material entrante e o acabado. O camiño exacto depende da aplicación, pero os recortadores experimentados seguen este camiño usando métodos de recorte similares.
Os rolos de material non tecido completan a superficie de aceiro inoxidable. Para un acabado eficiente e unha vida útil óptima dos consumibles, os diferentes materiais de acabado funcionan a diferentes velocidades de rotación.
Primeiro, tardan tempo. Se ven que unha peza delgada de aceiro inoxidable se está quentando, deixan de rematar nun lugar e comezan noutro. Ou poden estar traballando en dous artefactos diferentes ao mesmo tempo. Traballan un pouco nun e despois no outro, dándolle tempo á outra peza para que arrefríe.
Ao pulir cun acabado especular, o pulidor pode pulir de forma cruzada co tambor ou disco de pulido na dirección perpendicular ao paso anterior. O lixado cruzado resalta as áreas que deberían fusionarse co patrón de arañazos anterior, pero aínda así non consegue que a superficie teña un acabado especular n.º 8. Unha vez eliminados todos os arañazos, necesitarase un pano de feltro e unha almofada de pulido para crear o acabado brillante desexado.
Para obter o acabado correcto, os fabricantes deben proporcionar aos encargados do acabado as ferramentas axeitadas, incluíndo ferramentas e materiais reais, así como ferramentas de comunicación, como a creación de mostras estándar para determinar o aspecto que debe ter un determinado acabado. Estas mostras (publicadas xunto ao departamento de acabado, en documentos de formación e na documentación de vendas) axudan a manter a todos na mesma onda.
No que respecta ás ferramentas reais (incluídas ferramentas eléctricas e abrasivos), a xeometría dalgunhas pezas pode ser complexa mesmo para o equipo de acabado máis experimentado. Isto axudará ás ferramentas profesionais.
Supoñamos que un operador necesita montar un tubo de aceiro inoxidable de parede fina. O uso de discos de lamas ou mesmo tambores pode causar problemas, sobrequecemento e, ás veces, incluso un punto plano no propio tubo. Aquí é onde poden axudar as lixadoras de cinta deseñadas para tubos. A cinta transportadora cobre a maior parte do diámetro do tubo, distribuíndo os puntos de contacto, aumentando a eficiencia e reducindo a entrada de calor. Non obstante, como con todo o demais, o artesán aínda necesita mover a lixadora de cinta a un lugar diferente para reducir o exceso de acumulación de calor e evitar que se decolore.
O mesmo aplícase a outras ferramentas profesionais de acabado. Considere unha lixadora de banda deseñada para lugares de difícil acceso. Un acabador pode usala para facer unha soldadura de filete entre dúas táboas nun ángulo agudo. En lugar de mover a lixadora de banda de dedo verticalmente (algo así como cepillarse os dentes), o técnico móvea horizontalmente ao longo do bordo superior da soldadura de filete e despois ao longo do inferior, asegurándose de que a lixadora de dedo non permaneza nun lugar demasiado tempo.
A soldadura, o esmerilado e o acabado do aceiro inoxidable supoñen outro reto: garantir unha pasivación axeitada. Despois de todas estas alteracións, quedou algunha contaminación na superficie do material que impedise a formación natural dunha capa de cromo de aceiro inoxidable sobre toda a superficie? O último que necesita un fabricante é un cliente enfadado que se queixe de pezas oxidadas ou sucias. Aquí é onde entran en xogo a limpeza e a trazabilidade axeitadas.
A limpeza electroquímica pode axudar a eliminar os contaminantes para garantir unha pasivación axeitada, pero cando se debe facer esta limpeza? Depende da aplicación. Se os fabricantes limpan o aceiro inoxidable para garantir unha pasivación completa, adoitan facelo inmediatamente despois da soldadura. Se non se fai isto, o medio de acabado pode absorber os contaminantes superficiais da peza e distribuílos a outros lugares. Non obstante, para algunhas aplicacións críticas, os fabricantes poden engadir pasos de limpeza adicionais, quizais mesmo probar a pasivación axeitada antes de que o aceiro inoxidable saia da fábrica.
Supoñamos que un fabricante está a soldar un compoñente importante de aceiro inoxidable para a industria nuclear. Un soldador de arco de tungsteno profesional crea unha unión lisa que ten un aspecto perfecto. Pero, de novo, trátase dunha aplicación fundamental. Un membro do departamento de acabado usa un cepillo conectado a un sistema de limpeza electroquímica para limpar a superficie dunha soldadura. Despois, lixa a soldadura cun abrasivo non tecido e un pano de limpeza e remata todo ata obter unha superficie lisa. Despois vén o último cepillo cun sistema de limpeza electroquímica. Despois dun ou dous días de tempo de inactividade, usa un probador portátil para comprobar que a peza estea pasivada correctamente. Os resultados, rexistrados e gardados co traballo, mostraron que a peza estaba completamente pasivada antes de saír da fábrica.
Na maioría das plantas de fabricación, a rectificación, o acabado e a limpeza da pasivación do aceiro inoxidable adoitan producirse en pasos posteriores. De feito, adoitan realizarse pouco antes de enviar o traballo.
As pezas mecanizadas incorrectamente crean algúns dos refugallos e retraballos máis caros, polo que ten sentido que os fabricantes revisen os seus departamentos de lixado e acabado. As melloras no rectificado e acabado axudan a eliminar os principais obstáculos, mellorar a calidade, eliminar dores de cabeza e, o máis importante, aumentar a satisfacción do cliente.
FABRICATOR é a revista líder en fabricación e conformado de aceiro en América do Norte. A revista publica noticias, artigos técnicos e historias de éxito que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente. FABRICATOR leva no sector desde 1970.
Agora con acceso completo á edición dixital de The FABRICATOR, acceso sinxelo a recursos valiosos da industria.
A edición dixital de The Tube & Pipe Journal xa é totalmente accesible, o que proporciona un acceso sinxelo a valiosos recursos da industria.
Obtén acceso dixital completo a STAMPING Journal, que inclúe a tecnoloxía máis recente, as mellores prácticas e as novidades do sector para o mercado da estampación de metais.
Agora, con acceso dixital completo a The Fabricator en español, tes acceso doado a recursos valiosos da industria.